软件学报

作者：魏淙洺，王菁，王安，丁瑶玲，孙绍飞，祝烈煌

单位：魏淙洺，北京理工大学 网络空间安全学院, 北京 100081;先进密码技术与系统安全四川省重点实验室 (成都信息工程大学), 四川 成都 61005411,王菁，北京理工大学 计算机学院, 北京 10008102,王安，北京理工大学 网络空间安全学院, 北京 10008103,丁瑶玲，北京理工大学 网络空间安全学院, 北京 10008104,孙绍飞，北京理工大学 网络空间安全学院, 北京 10008105,祝烈煌，北京理工大学 网络空间安全学院, 北京 10008106

关键词：非入侵式攻击;私有算法;密码芯片;计时分析;能量分析

基金：国家重点研发计划(2022YFB3103800); 国家自然科学基金(62272047, 62302036, 62402039); 北京市自然科学基金(L244044, QY24173)

近年来, 密码芯片迅速发展, 与此同时也面临着非入侵式攻击的严重威胁. 目前已有国内外标准给出了非入侵式攻击检测流程与方法, 但这些标准均针对公开算法制定, 对于私有算法并不适用, 私有算法密码芯片存在着很大的安全隐患. 针对这一问题, 提出面向私有算法密码芯片的非入侵式攻击检测框架, 该框架包含计时分析测试、简单能量/电磁分析测试、差分能量/电磁分析测试3大部分. 对于计时分析测试, 采用基于平均去噪的计时分析方法, 提高所采集时间的可用性. 针对简单能量/电磁分析, 提出面向私有密码算法的视觉观察法和交叉关联分析方法. 针对差分能量/电磁分析, 通过TVLA-1和TVLA-2双重检测方法有效检测私有算法密码芯片不同来源的泄露, 评估私有算法密码芯片的抗差分能量/电磁攻击能力. 该框架是对传统非入侵式攻击检测的有效补充, 极大提高了非入侵式攻击检测的检测范围. 为了验证该框架的有效性, 在多款密码芯片上开展黑盒实验, 实验结果表明该框架能够有效检测私有算法密码芯片的抗非入侵式攻击安全性.

来源：2026年第2期

《软件学报》期刊编辑部

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